变负载自适应通讯系统技术方案

本发明专利技术提供一种变负载自适应通讯系统，包括地面编解码系统、井下编解码系统、智能钻杆；地面编解码系统与井下编解码系统通过不同长度的智能钻杆进行通讯；其中，信号通过地面编解码系统中的地面信号编码驱动模块与地面耦合变压器进行耦合调理后进入阻抗匹配模块，通过不同长度的智能钻杆达到井下编解码系统中的井下耦合变压器，然后进入井下解码模块，从而完成地面编解码系统到井下编解码系统的数据发送。本发明专利技术对随着钻井深度变化的有线传输钻杆变负载通讯信道采用自适应阻抗匹配加增益匹配的方法，在地面编解码系统中进行统一处理，与NOV的有线钻杆传输系统相比具有明显的降低系统复杂度，降低成本的效果。降低成本的效果。降低成本的效果。

【技术实现步骤摘要】
变负载自适应通讯系统


[0001]本专利技术涉及一种在钻井过程中，地面到井下高速数据通讯的系统，能广泛应用于智能钻井系统以及有同样需求的其他应用场合。

技术介绍

[0002]随着全球油气勘探开发对象越来越复杂，开发难度越来越大，对技术的需求也越来越精细化、高端化和智能化，技术突破将推动未来油气行业迈上新台阶。石油钻井、完井和采油正在进入信息化、智能化、自动化阶段，并呈现快速发展的趋势。
[0003]对于钻井而言，地面电动化已开展数十年，地面信息化也在高速的发展。但是，井下信息化、智能化因没有很好地解决信号双向高速传输瓶颈至今发展缓慢。当前，泥浆脉冲的数据传输速率一般只有1
‑
16bps，近钻头地质导向仪、随钻测量仪和随钻测井仪采集到的信息只有小部分实时传输到地面，大部分信息存储在井下存储器中，起钻后才能提取供分析，因此不能完全满足实时底层评价对井下信息的需要。因此，要发展信息化、智能化钻井，首要解决井下信号双向高速传输难题，研发有线传输钻杆通讯系统成为必然。
[0004]NOV(美国国民油井)公司开发的有线传输钻杆通讯系统采用中继传输方式，每隔300米至400米进行一次中继放大，其优点在于在一个中继间隔中通讯通道的阻抗是固定的，有利于进行编码处理，其缺点在于在一次钻井过程中随着钻井深度的变化需要不断的增加中继器，使得系统变得复杂，而且成本增高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供变负载自适应通讯系统。本专利技术对随着钻井深度变化的有线传输钻杆变负载通讯信道采用自适应阻抗匹配加增益匹配的方法，在地面编解码系统中进行统一处理，与NOV的有线钻杆传输系统相比具有明显的降低系统复杂度，降低成本的效果。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]变负载自适应通讯系统，包括地面编解码系统、井下编解码系统、智能钻杆；
[0008]其工作方式为：地面编解码系统与井下编解码系统通过不同长度的智能钻杆进行通讯；其中，信号通过地面编解码系统中的地面信号编码驱动模块与地面耦合变压器进行耦合调理后进入阻抗匹配模块，通过不同长度的智能钻杆达到井下编解码系统中的井下耦合变压器，然后进入井下解码模块，从而完成地面系统到井下系统的数据发送；
[0009]同样的，信号通过井下编解码系统的井下数据编解码驱动模块与井下耦合编码器进行耦合调理后，通过不同长度的智能钻杆后达到地面编解码系统中阻抗匹配模块，然后通过地面耦合变压器进入地面解码模块，从而完成了井下数据到地面系统的数据发送；
[0010]随着钻井深度的变化，智能钻杆的长度变化，通过自适应计算调整阻抗匹配模块与智能钻杆的总体阻抗在一个稳定范围，从而满足不同深度油井的通信需求，由于阻抗匹配模块与有限传输钻杆的总体阻抗在一个稳定范围内，而信号源内阻(地面编解码系统A以
及井下编解码系统B)之后，取变阻比等于信号源内阻/阻抗匹配模块与有限传输钻杆总体阻抗较小值与阻抗匹配模块与有限传输钻杆总体阻抗较大值/信号源内阻中较大者的值来设计阻抗匹配网络，即可满足变负载的要求。
[0011]进一步的，阻抗匹配模块包括可调电阻R1、可调电阻R2、可调电感L1、可调电容C1、可调电容C2，其中可调电阻R1一端与可调电感L1一端、可调电容C1一端相连接，可调电感L1一端连接可调电阻R2一端、可调电容C2一端，可调电容C1一端连接可调电容C2一端。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]由于每个时候连接的有线传输钻杆的长度是一定的，因此其阻抗范围是可以计算的，通过地面编解码系统的两级调节就可以达到稳定通讯的目的，其效果与NOV的传输系统相比具有系统结构简单、成本低的特点。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的结构示意图；
[0015]图2为阻抗匹配模块图。
[0016]图中：A
‑
地面编解码系统、B
‑
井下编解码系统、C
‑
智能钻杆；
[0017]1‑
地面信号编码驱动模块、2
‑
地面解码模块、3
‑
地面耦合变压器、4
‑
阻抗匹配模块、5
‑
井下耦合编码器、6
‑
井下解码模块、7
‑
井下数据编码驱动模块。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]如图1所示，本专利技术的变负载自适应通讯系统，包括地面编解码系统A、井下编解码系统B、智能钻杆C；
[0020]其工作方式为：地面编解码系统A与井下编解码系统B通过不同长度的智能钻杆C进行通讯；其中，信号通过地面编解码系统A中的地面信号编码驱动模块1与地面耦合变压器3进行耦合调理后进入阻抗匹配模块4，通过不同长度的智能钻杆3达到井下编解码系统B中的井下耦合变压器5，然后进入井下解码模块6，从而完成地面编解码系统A到井下编解码系统B的数据发送；
[0021]同样的，信号通过井下编解码系统B的井下数据编解码驱动模块7与井下耦合编码器5进行耦合调理后，通过不同长度的智能钻杆C后达到地面编解码系统A中阻抗匹配模块4，然后通过地面耦合变压器3进入地面解码模块2，从而完成了井下编解码系统B数据到地面编解码系统A的数据发送；
[0022]随着钻井深度的变化，智能钻杆C的长度变化，通过自适应计算调整阻抗匹配模块4与智能钻杆C的总体阻抗在一个稳定范围，从而满足不同深度油井的通信需求。
[0023]如图2所示，阻抗匹配模块4包括可调电阻R1、可调电阻R2、可调电感L1、可调电容C1、可调电容C2，其中可调电阻R1一端与可调电感L1一端、可调电容C1一端相连接，可调电感L1一端连接可调电阻R2一端、可调电容C2一端，可调电容C1一端连接可调电容C2一端。
[0024]由于阻抗匹配模块与有限传输钻杆的总体阻抗在一个稳定范围内，而信号源内阻(地面编解码系统A以及井下编解码系统B)之后，取变阻比等于信号源内阻/阻抗匹配模块与有限传输钻杆总体阻抗较小值与阻抗匹配模块与有限传输钻杆总体阻抗较大值/信号源内阻中较大者的值来设计阻抗匹配网络，即可满足变负载的要求。(参见宽带变负载阻抗匹配网络的设计研究、刘晶、高建平，沈阳航空工业学院电子工程系)。
[0025]本专利技术的工作原理：在满足适应不同钻杆长度，采用阻抗匹配模块进行一次初调，使得阻抗匹配模块与有限传输钻杆的总体阻抗在一个稳定范围内，然后再通过地面编码模块和解码模块进行增益调节，如此进行两部分调节以达到稳定通讯的目的。
[0026]最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.变负载自适应通讯系统，其特征在于，包括地面编解码系统、井下编解码系统、智能钻杆；地面编解码系统与井下编解码系统通过不同长度的智能钻杆进行通讯；其中，信号通过地面编解码系统中的地面信号编码驱动模块与地面耦合变压器进行耦合调理后进入阻抗匹配模块，通过不同长度的智能钻杆达到井下编解码系统中的井下耦合变压器，然后进入井下解码模块，从而完成地面编解码系统到井下编解码系统的数据发送；同样的，信号通过井下编解码系统的井下数据编解码驱动模块与井下耦合编码器进行耦合调理后，通过不同长度的智能钻杆后达到地面编解码系统中阻抗匹配模块，然后通过地面耦合变压器进入地面解码模块，从而完成了井下编解码系统数据到地面编解码系统的数据发送；随着钻井深度的变化，智能钻杆的长度变化，...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶顶胜，张海燕，许乐达，尹永福，吕攀飞，韦大海，王利环，
申请(专利权)人：武汉三江航天远方科技有限公司成都分公司，
类型：发明
国别省市：